Технология PCB - Электромагнитная совместимость процессов проектирования плат

Для производителей PCB проектирование электромагнитной совместимости определенно является ключевым моментом в процессе проектирования платы. В этой статье мы рассмотрим два аспекта, как улучшить электромагнитную совместимость.

1. Введение

Многие проблемы с надежностью и стабильностью электронных продуктов вызваны провалом проектирования электромагнитной совместимости. Общие проблемы включают искажение сигнала, чрезмерный шум сигнала, нестабильный сигнал во время работы, сбой системы, уязвимость системы к экологическим помехам и плохую антиинтерференционную способность. Дизайн электромагнитной совместимости - это очень сложная технология, от проектирования до электромагнетизма и других знаний.

Во - вторых, конфигурация уровней

Слои PCB - панелей в основном включают в себя слой питания, слой заземления и слой сигнала, который представляет собой сумму каждого слоя. Первым шагом в процессе проектирования является координация и классификация всех источников и наземных и различных сигналов, а также развертывание и проектирование на основе классификации. Как правило, различные источники питания должны быть разделены на разные слои, а различные заземления должны иметь соответствующую плоскость заземления. Различные специальные сигналы, такие как высокие часы и частотные сигналы, требуют отдельной конструкции и требуют увеличения плоскости заземления для защиты специальных сигналов для повышения электромагнитной совместимости. Когда стоимость также является одним из факторов, которые необходимо учитывать, в процессе проектирования должен быть найден баланс между электромагнитной совместимостью и стоимостью системы.

Основным соображением при проектировании силового слоя является тип и количество источника питания. Если есть только один источник питания, можно рассмотреть возможность использования одного слоя питания. При высоких требованиях к мощности могут быть также несколько слоев мощности для питания оборудования на разных уровнях. Если есть несколько источников питания, можно рассмотреть возможность проектирования нескольких слоев питания или разделения различных источников питания на один и тот же уровень. Предпосылкой разделения является отсутствие пересечения между источниками питания. Если есть пересечение, необходимо спроектировать несколько слоев питания.

При проектировании слоев сигнала должны учитываться характеристики всех сигналов. Слоистость и защита специальных сигналов является приоритетом. Как правило, сначала используется программное обеспечение для проектирования, а затем модифицируется в соответствии с конкретными деталями. Плотность сигнала и целостность специального сигнала должны учитываться при проектировании слоя. Для специальной информации, при необходимости, заземление должно быть спроектировано как экран.

При нормальных обстоятельствах, если только не учитывать только стоимость, не рекомендуется проектировать одну или две панели. В то время как обработка одной и двух пластин проста и экономична, в условиях высокой плотности сигнала и сложных сигнальных структур, таких как высокоскоростные цифровые схемы или модульные гибридные схемы, одна пластина не имеет специального эталонного заземления, что приводит к увеличению площади кольцевой дороги и увеличению излучения. Из - за отсутствия эффективной защиты способность системы противостоять помехам также снизилась.

В - третьих, макет слоя PCB

После определения сигналов и слоев конфигурация каждого слоя также требует научного проектирования. Дизайн промежуточного слоя PCB - панели основан на следующих принципах:

(1) Приложить плоскость питания к соответствующей плоскости заземления. Эта конструкция предназначена для формирования связанного конденсатора и работы с развязывающим конденсатором на PCB для снижения сопротивления плоскости мощности при более широком фильтрующем эффекте.

(2) Выбор эталонного уровня очень важен. Теоретически, энергетический слой и нижняя плоскость могут использоваться в качестве эталонного слоя, но заземление обычно может быть заземлено, поэтому эффект экранирования намного лучше, чем силовой слой, поэтому в целом предпочтительным является заземление в качестве эталонной плоскости.

(3) Ключевые сигналы двух соседних слоев не могут пересекать раздел. В противном случае будет сформировано большее сигнальное кольцо, что приведет к более сильному излучению и связи.

(4) Для сохранения целостности плоскости заземления проводка на плоскости заземления невозможна. Если плотность сигнальных линий слишком велика, можно рассмотреть возможность проводки на краю плоскости питания.

(5) Под ключевыми сигналами, такими как высокоскоростные сигналы, тестовые сигналы и высокочастотные сигналы, спроектирован заземленный слой, чтобы сделать путь сигнального контура кратчайшим, а излучение минимальным.

(6) При проектировании высокоскоростных схем необходимо учитывать, как обрабатывать излучение источника питания и помехи всей системе. Как правило, площадь плоскости питания должна быть меньше площади плоскости заземления, чтобы плоскость заземления могла блокировать источник питания. Обычно плоскость питания должна быть в 2 раза толщиной среды отступа, чем плоскость заземления. Если вы хотите уменьшить разрыв в энергетическом слое, толщина среды должна быть минимальной.

Общие принципы многоуровневой компоновки PCB:

(1) Плоскость питания должна быть близка к плоскости заземления и спроектирована под плоскостью заземления.

(2) Прокладочный слой должен быть спроектирован таким образом, чтобы примыкать ко всей металлической плоскости.

(3) Цифровые и аналоговые сигналы должны быть сконструированы как изолированные. Во - первых, избегайте цифровых и аналоговых сигналов на одном уровне. Если это неизбежно, можно разделить зоны проводки с помощью аналоговых и цифровых сигналов, а зоны аналоговых сигналов - с помощью слотов. Изоляция от цифровых сигнальных зон. То же самое касается аналоговых и цифровых источников питания. В частности, цифровое излучение очень велико, поэтому его необходимо изолировать и экранировать.

(4) Печатные линии среднего слоя образуют плоский волновод, а микрополосные линии формируются на поверхности. Транспортные характеристики у них разные.

(5) Часовые и высокочастотные схемы являются основными источниками помех и излучения. Они должны быть размещены отдельно и вдали от чувствительных цепей.

(6) Электрические токи рассеяния и высокочастотные излучающие токи, содержащиеся в разных слоях, различны и не могут быть одинаково рассмотрены при проводке.

Благодаря иерархическому дизайну и стратифицированной компоновке электромагнитная совместимость PCB может быть значительно улучшена.

Конструкция слоев в основном учитывает уровни мощности и заземления, высокочастотные сигналы, специальные сигналы и чувствительные сигналы.

Слоистое расположение в основном учитывает различные схемы связи, заземления и линии электропитания, макеты часов и высокоскоростных сигналов, аналоговые сигналы и цифровые информационные макеты.